El ritmo de la evolución

La gran música del mundo, que contiene todos los sonidos y silencios y que raramente notamos, ya sea porque su ritmo ocurre demasiado rápido o porque toma centurias para resolver las armonías, emerge por un instante a través de una grieta en el cielo.

Rodney Jones

19.1. Introducción

Ahora llegamos al corazón de nuestra hipótesis. La línea evolutiva de H. sapiens es un componente intrínseco de la evolución biológica. Se origina desde las primeras células y avanza a través de todas las etapas evolutivas de la vida. Sin embargo, H. sapiens ha divergido de la naturaleza y continúa su propia evolución, aún dependiente de ella, pero tendiendo a distanciarse de la misma.

Antes de tratar la evolución del género Homo, que conduce al H. sapiens, examinemos el surgimiento de los taxones de la línea evolutiva que conduce a éste. Nos damos cuenta de que la evolución acelera a un cierto ritmo, como también han notado otros autores,¹ específicamente durante el período de crecimiento del ecosistema global. La evolución material parece exhibir un patrón rítmico, que podría atribuirse a la influencia de un código sistemático que gobierna lo mental. En el futuro, cuando la datación del surgimiento de los taxones pueda determinarse con mayor precisión, será posible identificar la ley o ritmo particular que rige la aceleración que ocurre durante este período. Sin duda, los próximos años y décadas revelarán nuevos conocimientos y descubrimientos; la investigación continua en este campo es esencial.

19.2. El ritmo de la evolución

Lo mental en el universo está sintonizada por un código maestro musical, un atributo mental de la realidad.²

“...Un concepto integral del procesamiento de información en el universo basado en una escala musical generalizada (GM) de frecuencias EMF discretas. Metaanálisis de la literatura biofísica actual revelaron los efectos de patrones de frecuencia EMF similares en una amplia gama de sistemas animados e inanimados. Esto proporcionó un nuevo puente conceptual entre sistemas vivos y no vivos, siendo relevante para áreas de biofísica, investigación cerebral, así como para mecanismos de evolución biológica. En cuanto a este último aspecto, se trata el rol potencial del agua coherente estructurada en relación con la generación de un biofield³ primordial, que se ve como instrumental en la creación parcialmente guiada de la primera vida. Sostenemos, en general, que la naturaleza está guiada por un patrón discreto de ondas armónicas, solitónicas, probablemente originadas en fluctuaciones del vacío cuántico derivadas de una energía de punto cero (ZPE)/espacio cuántico superfluido. Proponemos, por lo tanto, que las bandas de frecuencia electromagnéticas identificadas en nuestros estudios anteriores, pueden actuar literalmente en concierto como "sinfonía basada en octavas tonales" para proporcionar a los sistemas vivos, incluyendo el cerebro, con información incrustada en tales patrones de resonancia armónica. Tales proyecciones "tonales", de manera global, pueden organizar la sincronicidad, tanto espacial como temporalmente en órganos esenciales en el cuerpo (corazón y cerebro). En un contexto cosmológico, imaginamos un procesamiento de información invariante a escala, operando a través de un flujo de información mediado por toroidal/agujero de gusano. Esto implica una conectividad cósmica intrínseca que se refleja en el cerebro humano.”

Existe mucha evidencia en el sentido de que el ser humano evoluciona material y mentalmente según un ritmo y escala musical generalizados, pero debe tenerse en cuenta que esto sucede solo en la fase de gestación y crecimiento de su línea evolutiva. Pocos científicos han estudiado cómo aumenta la complejidad en la fase de crecimiento de la evolución biológica que sucede a partir de la explosión del Cámbrico y termina con el surgimiento del género Homo (Homo erectus).

Propondremos el origen de esta complejidad y su aumento exponencial.

Eric Chaisson sostiene que la noción de complejidad aumentando a lo largo de la evolución parece ser incuestionable. Tanto el desarrollo como los cambios generacionales a menudo muestran un aumento en el número y diversidad de propiedades que describen un amplio espectro de sistemas ordenados, ya sean físicos, biológicos o culturales.

Desde el parámetro termodinámico Φm (densidad de tasa de energía libre),⁴ Chaisson ha determinado un índice de complejidad y ha obtenido valores para algunas estructuras como galaxias, planetas y sociedad. La tasa⁵ de disipación de energía es la que indica el grado de complejidad, no la cantidad de energía total disipada. Un volcán en erupción parece más activo, disipa más energía, que todos los seres vivos juntos que viven en las cercanías, pero si calculamos la energía libre, veremos que un ser vivo libera significativamente más energía por unidad de masa (es más entrópico) que la liberada por la erupción del volcán. El cuerpo de un primate libera una caloría/hora/gramo de energía, mientras que el Sol produce 2X10-4 calorías por el mismo tiempo y peso. A esa tasa, un gramo de peso corporal humano entonces libera cinco mil veces más calor que un gramo del Sol. Esta tasa es el índice de complejidad. Por ahora, hemos encontrado que los números en la salida están cerca de los números de la serie de Fibonacci (a la secuencia misma), por lo que presentamos una tabla que muestra los valores correspondientes al surgimiento del orden, estructuras familiares y otros rasgos en la historia evolutiva de H. sapiens. Nos gustaría aclarar que los años de surgimiento de los taxones son aproximados, ya que la datación de fósiles no siempre proporciona información precisa sobre sus fechas de emergencia reales. No se pretende dar fechas exactas, lo cual probablemente no ocurre ya que en períodos tan extendidos una variación de miles de años no es significativa. Solo pretendemos aclarar que hay leyes que impulsan la evolución y una de ellas produce una aceleración en el surgimiento de nuevas estructuras. Al mismo tiempo, la complejidad del sistema nervioso de los seres vivos se incrementa en una proporción que sigue una ley. Esta aceleración, combinada con el aumento exponencial en el conocimiento, no puede continuar indefinidamente. Si lo hiciera, surgirían nuevas estructuras a una tasa imposible, apareciendo cada día, cada minuto, cada segundo, y así sucesivamente. Tendería al infinito.

La siguiente tabla y el gráfico de escala de tiempo logarítmica / índice de complejidad trazan los acontecimientos que, en teoría, coinciden con los números de la serie de Fibonacci:

De lo anterior podemos concluir que:

1.-La evolución biológica, como una etapa de la evolución cósmica, está gobernada por leyes que coinciden con el patrón de la segunda armónica en la fase de crecimiento.

2.-La humanidad aumenta su complejidad según la serie de Fibonacci en la fase de crecimiento.

3.-La paleontología revela la trayectoria de la evolución biológica como una progresión en el desarrollo cerebral a lo largo de las eras geológicas, desde el Paleozoico hasta el presente. "Entre las infinitas modalidades a lo largo de las cuales se dispersa la complejidad vital", escribe Teilhard, "la diferenciación de la sustancia nerviosa destaca como una transformación significativa. Da sentido a la evolución y posteriormente muestra que es direccional".

La curva que se obtiene al graficar los valores de la tabla anterior, permite ver más claramente la aceleración-exponencial del ritmo de emergencia de los taxones, y podemos deducir que este ritmo no puede sostenerse pues la curva tiende a una hipérbola, lo cual sería lo mismo que llevar el índice de complejidad al infinito.

Por lo tanto, en el H sapiens debe aparecer un punto de inflexión que es el inicio de la fase de incertidumbre para la humanidad y que se dará más o menos por el año 2100. Esta fase se puede prolongar un tiempo indefinido o rápidamente caer en la fase entrópica, lo que significaría la desaparición de la especie como tal.

19.3. La tabla de aceleración de Schmidhuber: el ritmo inverso

La inteligencia artificial está mejorando a un ritmo tal que el científico del futuro podría no ser humano. En cada vez más campos, las máquinas de aprendizaje ya superan a los seres humanos. El experto en inteligencia artificial Jürgen Schmidhuber no pretende predecir el futuro con precisión, pero explica cómo las máquinas se están volviendo creativas y por qué los aproximadamente 40.000 años de historia dominada por el Homo sapiens están próximos a terminar.

Lo que hace Schmidhuber⁶ es extraordinariamente relevante para nuestra hipótesis: obtiene resultados semejantes a los que presentamos en nuestra tabla de la sección anterior, pero los construye de manera inversa. En lugar de partir del Big Bang y avanzar hacia el presente, parte del punto que él denomina Omega —que sitúa alrededor del año 2040— y retrocede hasta el Big Bang. Cada etapa es aproximadamente un cuarto de la anterior, generando así la misma aceleración exponencial que nosotros identificamos a través del índice de complejidad de Chaisson y la serie de Fibonacci.

Schmidhuber toma el nombre Omega de Teilhard de Chardin, quien a mediados del siglo XX formuló una de las visiones más profundas y originales sobre la dirección de la evolución. Para Teilhard, el universo no evoluciona al azar sino hacia una meta: la complejificación creciente de la materia va acompañada, de manera inseparable, de una interiorización creciente de la conciencia.

Vale la pena detenerse en el gesto de Schmidhuber al nombrar este umbral. Podría haber llamado a este punto la Singularidad, término que otros futuristas e investigadores de inteligencia artificial utilizan para describir el mismo fenómeno. Sin embargo, elige deliberadamente el nombre que Teilhard de Chardin acuñó hace un siglo para designar la culminación de la conciencia humana. Esta elección no parece inocente. Si Schmidhuber leyó a Teilhard —y es difícil suponer que no lo hizo— entonces al adoptar su vocabulario está adoptando, al menos implícitamente, algo de su visión: que lo que se aproxima no es simplemente un cambio tecnológico sino un salto cualitativo en la conciencia del universo. La pregunta que esto abre, y que el propio Schmidhuber no responde explícitamente, es si ese salto lo dan las máquinas en lugar de los humanos, o si las máquinas son el instrumento a través del cual la humanidad —o algo que la incluye y la trasciende— alcanza lo que Teilhard llamó el ultrahumano. La diferencia entre estas dos lecturas no es menor: en una, el ser humano es reemplazado; en la otra, es transformado.

La visión de Schmidhuber comparte con Teilhard la percepción de la aceleración y el reconocimiento de que algo decisivo se aproxima, pero diverge radicalmente en su interpretación. Para Schmidhuber, Omega no es la culminación de la conciencia humana sino su reemplazo: las máquinas constituirían el nuevo sistema dominante, iniciando su propia fase de crecimiento acelerado y diversificación, análoga a la que la vida biológica experimentó tras la explosión del Cámbrico. La humanidad, en esta lectura, no se transforma sino que cede el protagonismo evolutivo.

La perspectiva de este libro no pretende zanjar este debate, que pertenece tanto a la filosofía como a la ciencia. Sin embargo, si la evolución ha seguido consistentemente la dirección de una mayor complejidad-conciencia a lo largo de miles de millones de años, la pregunta que naturalmente emerge es si ese impulso se interrumpe en favor de sistemas que, por sofisticados que sean, no poseen interioridad en el sentido teilhardiano, o si por el contrario la inteligencia artificial será un instrumento —poderoso pero instrumental— en la siguiente fase de ese mismo proceso. No tenemos respuesta definitiva, y sería imprudente pretender tenerla. Lo que sí podemos afirmar es que la dirección de la evolución, tal como la hemos trazado en este libro, invita a mantener abierta la segunda posibilidad.

Hecha esta distinción, la tabla que Schmidhuber propone es, con independencia de su interpretación del futuro, una demostración visual extraordinaria de la aceleración que venimos describiendo:

Ω = aprox. 2040 − 13,800 millones de años: Big Bang

¡Por último, multiplica Ω por 4! A la edad de 55 MM años, el cosmos visible estará impregnado de inteligencia. Después de Ω, las IAs tendrán tiempo de sobra para ir adonde estén los recursos físicos, y crear IAs más grandes y numerosas.

Vale la pena señalar una pequeña discrepancia de fechas: mientras que nuestra tabla sitúa el punto de inflexión aproximadamente en el año 2100, Schmidhuber ubica su Omega alrededor del 2040. En términos geológicos, una diferencia de sesenta años es insignificante. Lo que ambas perspectivas subrayan, con distintos métodos y desde distintos puntos de partida, es la misma realidad: la curva de complejidad tiende hacia una hipérbola, y ese comportamiento no puede sostenerse indefinidamente dentro de los parámetros de la especie humana tal como la conocemos.

Vale la pena detenerse un momento en la afirmación final de Schmidhuber: que después de Omega las IAs tendrán tiempo de sobra para ir adonde estén los recursos físicos y crear IAs más grandes y numerosas. Esta proyección, por sugerente que sea, revela un sesgo propio de nuestra época: la tendencia a imaginar el sistema que nos sucede como el sistema definitivo. Sin embargo, la lógica misma que sustenta tanto la tabla de Schmidhuber como la nuestra apunta en otra dirección. Si la evolución obedece a leyes universales de aceleración y complejidad creciente, no hay razón para suponer que esas leyes se suspenden en el momento en que las máquinas toman el relevo. Un sistema dominante constituido por inteligencias artificiales estaría, por los mismos principios que hemos descrito, sujeto a su propia curva de aceleración, a su propio aumento de complejidad y, eventualmente, a su propio punto de inflexión hacia algo que aún no podemos nombrar. La evolución, tal como la entendemos en este libro, no reconoce sistemas finales. Lo que Schmidhuber describe como un destino podría no ser más que otro umbral en una cadena que se extiende mucho más allá de lo que cualquier inteligencia —humana o artificial— es capaz de prever hoy.

El análisis detallado de lo que puede ocurrir más allá de ese umbral —la fase que aquí apenas esbozamos— se aborda en el último capítulo de este libro, dedicado específicamente a la evolución en el futuro. Lo que este capítulo ha buscado mostrar es algo más acotado pero no menos significativo: que el ritmo de la evolución, desde el Big Bang hasta el presente, no es aleatorio. Obedece a leyes, y esas leyes apuntan todas en la misma dirección.

Los hilos de la evolución

 Complejidad, información, entropía y ritmo 

Guillermo Agudelo Murguía

Agradecimientos

En primer lugar, el agradecimiento a mi hijo Guillermo, cuya colaboración en todas las etapas del libro ha sido esencial. Sin su colaboración y su crítica constructiva, este libro no hubiera sido posible.

Quiero agradecer también a los expertos en varias disciplinas que, desinteresadamente, aportaron su conocimiento durante el viaje de 27 años del Instituto de Investigación sobre la Evolución Humana.

Prólogo

Este libro nació de una pregunta que la ciencia convencional suele esquivar: ¿por qué existe el universo tal como es, y no de otra manera? No como pregunta teológica ni como mera curiosidad filosófica, sino como pregunta física, sometida al rigor de la termodinámica, la informática cuántica y la biología evolutiva. La respuesta que construye, capítulo a capítulo, es tan simple en su enunciado como vasta en sus consecuencias: el universo es un sistema de procesamiento de información que evoluciona generando niveles crecientes de complejidad, desde los quarks hasta las civilizaciones, siguiendo un ritmo fractal que se repite a todas las escalas. La vida no es un accidente. El conocimiento no es un lujo. Son la dirección misma del cosmos.

Para llegar a esa conclusión, el libro construye primero su propio lenguaje. Los primeros ocho capítulos no son introducción: son el andamiaje conceptual sin el cual el resto no puede decir lo que dice. Complejidad, Información, Entropía, Sistemas y Tiempo no se usan aquí en su sentido coloquial. Se definen con precisión operativa y se relacionan entre sí de manera que permiten medir, comparar y predecir. El lector que acepta ese lenguaje descubrirá, al llegar a los capítulos sobre evolución cósmica, química y biológica, que no está leyendo metáforas sino proposiciones verificables.

El núcleo teórico del libro es el Principio de Complejidad-Información: la complejidad de un sistema es directamente proporcional a la información que recibe, almacena, procesa y transmite. Este principio no es una analogía. Es una proposición científica con valor independiente que unifica, en una sola formulación, la dinámica del Big Bang, la aparición de la vida, el surgimiento de la conciencia y la evolución de las sociedades. El libro la demuestra aplicada, sucesivamente, a galaxias, estrellas, moléculas orgánicas, células, organismos, especies y civilizaciones. En cada nivel, la misma dinámica: complejidad creciente impulsada por información, frenada y eventualmente revertida por la entropía.

Una de las aportaciones más originales del libro es su tratamiento de la vida no como fenómeno emergente de la química ordinaria, sino como un nuevo estado de la materia. El apéndice sobre la hipótesis muónica—desarrollada por los autores desde 2011 y aquí presentada por primera vez en su formulación técnica sistemática—propone que los enlaces críticos de los sistemas vivos contienen muones estabilizados por entrelazamiento cuántico colectivo. Esta hipótesis convierte la pregunta del origen de la vida en una pregunta de física de partículas, y la pregunta de qué es la muerte en una pregunta de física cuántica: el colapso del estado entrelazado muónico. Audaz, sí. Pero construida sobre bases sólidas: el precedente del neutrón libre versus el neutrón nuclear, la presencia confirmada de quarks de segunda generación en el protón, y la biología cuántica emergente de la fotosíntesis y la navegación magnética de las aves.

El libro no mira hacia otro lado ante la realidad de su tiempo. En sus páginas conviven la detección de moléculas orgánicas complejas a doce mil millones de años luz y la mención directa de la guerra en Ucrania, el ataque de Hamás y la destrucción de Gaza. Esta convivencia no es un descuido editorial: es una consecuencia de la tesis. Si la evolución tiene una dirección, si el conocimiento es la única forma de organización que escapa a la entropía, entonces los conflictos contemporáneos son exactamente lo que el libro predice: la fase de incertidumbre de un sistema complejo que ha llegado a su punto de inflexión. La humanidad produce conocimiento consciente o inconscientemente, con naturaleza viva o sin ella. Esa es, al mismo tiempo, la mayor advertencia y la mayor esperanza del libro.

El ritmo que da título al libro—los hilos de la evolución—no es una metáfora decorativa. Es el patrón matemático que el capítulo XVIII demuestra en el surgimiento de los grandes taxones: una aceleración que sigue la serie de Fibonacci, que tiende hacia una hipérbola, y que hace inevitable el punto de inflexión en el Homo erectus. El mismo patrón reaparece en la evolución de las sociedades humanas, donde Nottale y Grou han medido una aceleración logarítmica con fecha crítica entre 2050 y 2080. La fractalidad no es una analogía: es una ley que opera desde la escala subatómica hasta la escala cósmica, y este libro es quizás el primer intento sistemático de demostrarlo a través de todos los niveles de organización.

Una palabra final sobre el género de este libro. No es divulgación científica en el sentido convencional, porque no se limita a explicar lo que otros han descubierto. Es una propuesta teórica original que integra física de partículas, termodinámica, biología evolutiva, paleontología y filosofía de la mente en un marco coherente y falsificable. Que esté escrito para el lector culto no especializado no lo hace menos riguroso: lo hace más ambicioso. Las síntesis científicas siempre fueron, en su momento, libros que cualquier persona inteligente podía leer. Este pertenece a esa tradición.

El universo lleva 13,800 millones de años procesando información. Este libro es parte de ese proceso.

Sobre la vida

La vida no es simplemente una cadena de eventos biológicos; es la interacción de la información, la energía física y mental, y la materia. Tejida en el telar del Universo, es maravillosa y sorprendente en su infinita diversidad.

15.1 Introducción

Es indispensable un enfoque multidisciplinario para entender la vida en toda su complejidad.

Este enfoque estructurado permite abarcar la amplia gama de conceptos presentados en la primera parte, asegurando que el lector pueda apreciar la complejidad de la vida desde múltiples ángulos y entender cómo las últimas investigaciones están desafiando y expandiendo nuestras definiciones y comprensión de este fenómeno fundamental.

El objetivo del capítulo es explorar qué es la vida, su origen y su relación con las leyes universales.

Existe una gran cantidad de definiciones de vida. La definición más actual sobre qué es la vida es un tema complejo y en constante debate dentro de la comunidad científica, variando según las disciplinas y perspectivas.

Sin embargo, en nuestro contexto, el concepto de vida podría integrarse a las discusiones sobre la complejidad, la información y la entropía, considerando la vida como un fenómeno emergente de sistemas complejos que exhiben ciertas características distintivas, como la autoorganización, la capacidad de procesar información y adaptarse al medio ambiente, y una tendencia hacia aumentar la complejidad a lo largo del tiempo, a pesar del incremento general de entropía en el universo. Y algo muy importante, la tendencia, en cualquiera de sus formas (estructuras), a desarrollar el sistema nervioso más complejo.

15.2. ¿Qué es la vida?

Para la biología molecular, que se enfoca exclusivamente en investigar los “bloques de construcción” de la naturaleza, se perdieron de vista las diferencias características entre lo viviente y la materia inerte. Para la biología molecular no hay diferencia cualitativa entre una célula viva y una muerta. Justo antes y después de morir la célula contiene las mismas moléculas y estructuras.¹ Pero esto sólo es aparente ya que existe una enorme diferencia, la desaparición de los principales pegamentos o enlaces que caracterizan su estado de vida. Es decir, la gran diferencia es que el flujo de información se ha detenido. Lo que caracteriza la vida es el flujo continuo de la información que transmiten los enlaces.

La materia que constituye la vida tiene un sinfín de propiedades ausentes en la materia inorgánica, posee irritabilidad, capacidad de diversificación, adaptación al medio y sus cambios, posee un sistema nervioso (energía electromagnética) que tiende a incrementar su complejidad para cumplir con el principio complejidad-información y llegar producir un sistema nervioso complejo. Cada línea evolutiva de las ramas de la vida conduce indefectiblemente a la adquisición del sistema nervioso más complejo posible. Esto se puede corroborar en estudios científicos que nos muestran como muchas especies han llegado a la autoconciencia.

15.3 la vida y las leyes de la naturaleza

“Como resultado de las condiciones ‘improbables’, la vida es compatible con las leyes físicas, pero no se deduce de estas al no prever las condiciones iniciales” Este es el criterio que sostiene Monod en su obra “El azar y la necesidad” Según su visión, mantener la vida correspondería a una lucha constante de ‘diablillos de Maxwell enfrentándose con las leyes de la física para conservar las condiciones altamente improbables que permiten su existencia

Mientras subsistan estas dificultades, los procesos vitales quedan en cierto sentido ‘expulsados’ de la naturaleza y de las leyes físicas. En consecuencia se ve uno tentado a atribuir un carácter accidental a los organismos vivientes y a imaginar el origen de la vida como un acontecimiento altamente improbable , tal como la aparición espontánea del ADN

En consonancia con Ilya Prigogine, nuestro punto de vista es totalmente distinto al de Monod, en el sentido de que los procesos vitales lejos de funcionar al margen de la naturaleza, siguen las leyes de la física adaptadas a interacciones no lineales específicas y a condiciones que distan mucho del equilibrio. Estas características pueden permitir el flujo de materia, energía e información necesarias para construir y mantener el orden funcional y estructural. Es decir, para aumentar la complejidad.

Esta representación visualmente dinámica y compleja captura la multidisciplinariedad del estudio de la vida, mostrando una diversa amalgama de estructuras celulares, hebras de ADN e interacciones moleculares. Los colores y las representaciones abstractas subrayan el flujo de información y los procesos de autoorganización y adaptación dentro de los sistemas vivos, enmarcados en un contexto cósmico que enfatiza los principios universales que gobiernan la vida.

15.4. Definiciones de vida

15.4.1 En nuestro contexto

La vida puede definirse como un proceso evolutivo que resulta de la interacción de principios físicos, químicos y biológicos, guiado por la dinámica de sistemas complejos y las leyes de la termodinámica, particularmente a través de los conceptos de entropía y de estructuras disipativas. Esta perspectiva subraya la idea de que la vida surge y evoluciona dentro de la complejidad creciente del universo, manejando y procesando información de manera que reduce la entropía localmente, aunque contribuye al incremento de la entropía en el universo en su conjunto.

Además, dadas las discusiones sobre sistemas complejos, la información y la entropía presentes en el libro, podemos enfocarnos en cómo estos elementos interactúan en el contexto de la vida. Por ejemplo, la vida como un sistema complejo capaz de autoorganizarse, mantener y reproducirse, mientras procesa y genera información, y opera en un balance dinámico con su entorno para mantener un estado de baja entropía relativa. La vida, desde esta perspectiva, podría verse como un ejemplo primordial de cómo la complejidad y la información emergen y se mantienen en un universo regido por principios termodinámicos que favorecen el aumento de la entropía.

Este enfoque también permite abordar la evolución de la vida desde el origen de estructuras prebióticas simples hasta la diversidad de formas de vida complejas existentes, como un proceso continuo de aumento en la complejidad y la capacidad de procesamiento de información, enmarcado dentro de la dinámica evolutiva del universo y sus principios fundamentales de complejidad, información y entropía.

Podemos argumentar que, a partir de la célula, el “software” que responde a las leyes de la naturaleza adquiere una gran complejidad.

15.4.2 Según Sara Walker (física teórica experta en astrobiología y abiogénesis)²

1. La vida es la manera en que las estructuras de la información organizan la materia a través del espacio y el tiempo.
2. La vida es la física de la existencia: el mecanismo que el universo emplea para explorar el espacio de lo que es posible.

3.- Incluso el micoplasma más pequeño es inconmensurablemente más complejo que cualquier red de reacciones químicas que podamos diseñar en el laboratorio con la tecnología actual.

Se trata de un marco para entender el origen de la vida como una transición en la estructura causal y en la gestión y el control de la información, por la que ésta adquiere eficacia causal sobre la materia en la que se instala.

Aunque es notoriamente difícil identificar con precisión lo que hace que la vida sea tan distintiva y notable, existe un acuerdo general en que su aspecto informacional es una propiedad clave, y quizás la propiedad clave. La forma en que la información fluye a través de las células y las estructuras subcelulares y entre ellas no se parece a nada de lo observado en la naturaleza.

15.4.3 Según Michael Levin³

Los sistemas vivos son máquinas con agencia.⁴ Michael Levin sostiene que los sistemas vivos son máquinas agentes con memoria y preferencias, capaces de aprender de las experiencias y orientar su comportamiento hacia metas específicas. Su investigación, que integra bioelectricidad, biología evolutiva y ciencia cognitiva, redefine la vida subrayando su carácter de agente moralmente significativo. Levin añade que los sistemas biológicos no son meras máquinas, sino entidades complejas que operan con objetivos en múltiples niveles, desde redes moleculares hasta enjambres, cada uno con su propia agenda. Esta estructura multinivel no solo promueve la flexibilidad y robustez del sistema, sino que también limita la libertad y agencia de cada nivel inferior, dotándolos de un comportamiento orientado a metas.

15.4.4. Según Lee Cronin (experto en sistemas químicos complejos)

La vida son máquinas simples construyendo máquinas más complejas.

La barrera entre la vida y la no-vida es acumular suficientes recuerdos y conocimientos para luego actuar.

15.3.5 Según la NASA

La vida es el sistema químico autónomo capaz de realizar la evolución darwiniana.

La muerte como motor de la evolución

1. La paradoja de la muerte

A primera vista, la muerte parece ser el enemigo natural de la evolución. Si la vida busca persistir, organizarse y reproducirse, la desaparición de los organismos debería representar un fracaso del proceso. Sin embargo, cuando se observa la evolución desde una perspectiva de sistemas complejos y termodinámica, la muerte aparece no como una anomalía, sino como una condición estructural del cambio evolutivo.

La evolución no es simplemente la supervivencia de individuos, sino la transformación continua de sistemas de información a través del tiempo. Los organismos son configuraciones temporales de materia, energía e información. La muerte marca el final de una configuración particular, pero al hacerlo libera los componentes que permiten la emergencia de nuevas configuraciones. En ese sentido, la muerte no es el opuesto de la vida, sino el mecanismo que permite que la vida continúe evolucionando.

2. Entropía, información y sistemas vivos

Todo sistema físico está sujeto a la segunda ley de la termodinámica: la entropía tiende a aumentar. Los sistemas vivos no son una excepción; simplemente son sistemas abiertos que mantienen su organización exportando entropía al entorno. La vida es una forma de orden dinámico que solo puede existir mientras haya flujo de energía e intercambio con el medio.

Desde el punto de vista de la información, un organismo es una estructura altamente organizada que contiene y procesa información: en sus genes, en sus redes metabólicas y en sus sistemas de regulación. Con el paso del tiempo, esa estructura se degrada. El aumento de entropía se manifiesta como daño molecular, errores de replicación, fallas en los sistemas de reparación y, finalmente, pérdida de coherencia funcional. La muerte es el punto en el que la información organizada que define al organismo deja de poder sostenerse.

Pero esa degradación no es inútil. Al colapsar una estructura compleja, la información que contenía se dispersa en el entorno en forma de nutrientes, moléculas, energía y espacio ecológico. Esa dispersión crea las condiciones para que surjan nuevas estructuras, potencialmente más adaptadas o más complejas.

3. La muerte como liberación de grados de libertad

En términos de sistemas, la muerte puede entenderse como una liberación de grados de libertad. Un organismo vivo ocupa recursos, espacio y energía; impone restricciones al sistema ecológico en el que existe. Cuando muere, esas restricciones se disuelven.

A nivel celular, esto es evidente en la apoptosis o muerte celular programada. Las células que están dañadas, mal ubicadas o que ya no cumplen una función son eliminadas activamente por el organismo. Este proceso es indispensable para el desarrollo embrionario, la renovación de tejidos y la prevención del cáncer. La vida de un organismo depende de la muerte de muchas de sus propias células.

A nivel de poblaciones y ecosistemas ocurre algo análogo. La muerte de individuos permite que otros ocupen su lugar, que nuevas combinaciones genéticas se expresen y que los flujos de energía y materia se reorganicen. Sin esta liberación periódica, los sistemas biológicos se rigidizarían y perderían capacidad adaptativa.

4. Mortalidad y variación genética

La variación genética surge en cada nueva generación mediante mutaciones y recombinación. La muerte de los individuos viejos es lo que permite que los nuevos, con combinaciones distintas de información genética, entren en el sistema.

Si los organismos fueran biológicamente inmortales, la presión selectiva se debilitaría de manera drástica. Las poblaciones quedarían dominadas por las primeras configuraciones que tuvieron éxito, bloqueando la exploración de nuevas soluciones adaptativas. La evolución se estancaría.

Desde esta perspectiva, la mortalidad no es una imperfección del diseño biológico, sino el mecanismo que mantiene abierto el espacio de posibilidades evolutivas.

5. De las células a los ecosistemas

Este principio se repite en todos los niveles de organización. Las bacterias se dividen y mueren; los organismos multicelulares envejecen; las especies aparecen y se extinguen; los ecosistemas se transforman. Cada nivel depende de ciclos de nacimiento y muerte para mantener su dinamismo.

Incluso a escala planetaria, la muerte cumple una función creativa. Los restos de organismos forman suelos fértiles, los esqueletos construyen arrecifes, la descomposición alimenta nuevas cadenas tróficas. La biosfera entera es un sistema de reciclaje de información biológica a través de la muerte.

6. Conclusión

La muerte no es un accidente lamentable dentro del proceso evolutivo. Es una consecuencia directa de la termodinámica de sistemas complejos y una condición necesaria para la evolución biológica. Al destruir estructuras viejas, la entropía abre espacio para la emergencia de nuevas configuraciones de información.

La vida no avanza a pesar de la muerte, sino gracias a ella. Cada organismo es una fase transitoria en un flujo mucho más amplio de transformación. La muerte, lejos de ser el final de la evolución, es uno de sus motores más profundos.

“La muerte es la entropía al servicio de la complejidad: destruye una configuración para liberar la información que construirá la siguiente.”

Notas

1. Biophysics and the Life Process”, Wolfgang Lillge, 21st Century Science and Technology. Verano, 2001.

2. Sara Walker and Paul C. W. Davies.  The Algorithmic Origen of Life Journal of the Royal Society 2012 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3565706/pdf/rsif20120869.pdf

3. Michael Levin Machine Life Living things are remarkable, agential, morally-important machines. ResearchGate

El Dr. Michael Levin es profesor y director del Centro Tufts de Biología Regenerativa y del Desarrollo del Departamento de Biología de la Universidad Tufts de Medford, Massachusetts, EE UU. La investigación de Levin se centra en el modo en que las células animales se comunican entre sí durante el desarrollo embrionario y la regeneración de células y tejidos.

4. La noción de "máquinas con agencia" se refiere a sistemas o entidades capaces de realizar acciones o tomar decisiones de manera autónoma.

La evolución biológica

18.1. Introducción

El neodarwinismo, o teoría sintética, sostiene que la evolución biológica ocurre a través de la selección natural actuando sobre variaciones genéticas aleatorias. Estas variaciones surgen debido a mutaciones, recombinaciones genéticas y otros cambios en el genoma de los organismos. Los individuos con rasgos que les proporcionan una ventaja en su ambiente tienen más probabilidades de sobrevivir y reproducirse, pasando así sus genes a las siguientes generaciones. Con el tiempo, esto puede conducir a cambios significativos en las poblaciones y al surgimiento de nuevas especies.

La selección natural, desde su concepción por Darwin y Wallace, ha sido una piedra angular en el estudio de la biología evolutiva. Sin embargo, la ciencia evolutiva ha avanzado considerablemente desde entonces, incorporando una comprensión más matizada y detallada de cómo operan la evolución y la adaptación.

Las teorías modernas de la evolución van más allá de la simple selección natural, integrando conocimientos de genética, biología del desarrollo, ecología, y paleontología, entre otros campos. Conceptos como la deriva genética, el flujo génico, la coevolución, y la evolución neutra forman parte del amplio espectro de mecanismos que explican la diversidad de la vida y su adaptación a ambientes cambiantes.

La ciencia es un proceso dinámico, construido sobre el cuestionamiento continuo de teorías existentes y la búsqueda de nuevas explicaciones que se ajusten mejor a las evidencias observadas. En este sentido, la teoría de la evolución no es una excepción; ha sido y sigue siendo refinada a medida que surgen nuevos descubrimientos y tecnologías.

El diálogo crítico sobre estas teorías es esencial para el avance de la ciencia. Cuestionar cómo interpretamos la selección natural y otros mecanismos evolutivos no solo es válido sino necesario para profundizar nuestro entendimiento de la complejidad de la vida en la Tierra. Este cuestionamiento puede llevar a nuevas hipótesis, investigaciones, y eventualmente a ajustes o ampliaciones en la teoría evolutiva que reflejen mejor la realidad de los procesos biológicos.

Es importante aclarar que la evolución biológica se divide en microevolución y macroevolución. Aquí nos enfocaremos en la macroevolución.

18.2. La macroevolución

La macroevolución se refiere a los procesos y efectos evolutivos que ocurren a gran escala, típicamente a nivel de especies y por encima de ellas, a lo largo de periodos geológicos extensos. En contraste con la microevolución, que se ocupa de los cambios menores que ocurren dentro de una especie o población a lo largo de un número relativamente corto de generaciones (como variaciones en la frecuencia de alelos), la macroevolución abarca cambios más significativos que pueden conducir a la aparición de nuevas especies (especiación), la extinción de especies y la evolución de grandes diferencias morfológicas o de comportamiento.

Estos grandes cambios evolutivos son el resultado de la acumulación de muchos eventos de microevolución, junto con procesos como la deriva genética, la migración natural que actúan a lo largo de vastos períodos de tiempo. Además, la macroevolución contempla la dinámica de las extinciones masivas y los posteriores periodos de radiación adaptativa, donde la desaparición de especies previas permite la aparición y diversificación de nuevas formas de vida.

La macroevolución es testigo de cómo las placas tectónicas, los cambios climáticos globales y otros factores abióticos pueden influir en la evolución al modificar los entornos y crear nuevos nichos ecológicos. Este nivel de evolución es crucial para entender la historia de la vida en la Tierra, ofreciendo una perspectiva sobre cómo se han desarrollado los grandes grupos de organismos (como los mamíferos, las aves, los insectos) y cómo han cambiado los ecosistemas a lo largo del tiempo geológico.

En resumen, la macroevolución engloba los patrones y procesos evolutivos que dan forma a la biodiversidad a gran escala, proporcionando el marco para entender la historia de la vida y la dinámica de los ecosistemas a lo largo del tiempo geológico.

En palabras de Niles Eldredge,

“Desde hace muchos años, la teoría de la evolución de las especies es objeto de numerosas controversias. Una de ellas nos lleva a la macroevolución, que tiene por objeto comprender cómo han aparecido, en el curso de las eras geológicas, las especies y los grupos de especies próximas, agrupadas por categorías de clasificación: las especies son reagrupadas en géneros, los géneros en familias, las familias en órdenes, y los órdenes en clases…

La teoría de la evolución de las especies ha entrado en ebullición. Después de casi cincuenta años de relativa calma, nos encontramos una vez más ante una plétora de teorías evolutivas y, de momento, parece que no hay dos biólogos capaces de ponerse de acuerdo acerca de la mayoría de los aspectos relativos a los mecanismos de la evolución. Desde todos los sectores de la biología (genética molecular, biología del desarrollo...) se han propuesto nuevas concepciones en materia de evolución (cf. Mundo Científico, no. 12, marzo 1982). Pero quizá no haya un campo más agitado que el de la macroevolución. De hecho, las opiniones que en él se sostienen constituyen una excelente revelación de cómo se enfoca la teoría de la evolución en general.

En el último decenio ha reaparecido la idea de que la especie es una entidad biológica real…  Además, son entidades individuales ya que, como ocurre con todo individuo, tienen un origen, una historia y un final. La misma concepción de especie como entidad individual se impuso a Stephen Jay Gould y a mí mismo cuando, a principios de los años 1970, desarrollamos la noción de evolución por equilibrios intermitentes (punctuated equilibria), idea basada en la observación simple, conocida desde hace tiempo por los paleontólogos, que cada especie nueva aparece bruscamente en las series fósiles, y después persiste sin cambios durante largos períodos (5 a 10 millones de años o incluso más). Luego, una especie dada es remplazada de pronto, sin transición, por otra”.

Se debe tratar la evolución biológica, como parte de la evolución del planeta y del universo, tomando como base el principio de la complejidad y la información, considerando que, al igual que en la evolución de la materia inerte, son leyes de la naturaleza derivadas de las leyes fundamentales de la física, las que guían el proceso evolutivo de la materia viva.  

Los sistemas orgánicos que evolucionan son, como ya lo expresamos, estructuras disipativas, alejadas del equilibrio, que tienen la capacidad de desarrollarse hacia formas de complejidad creciente. En cuanto a la evolución biológica, se han propuesto teorías desde principios del siglo XIX, y si somos rigurosos podríamos considerar que el primer evolucionista fue Heráclito. Pero no es tema de este trabajo, por lo que nos apoyaremos en la teoría de Máximo Sandín que brevemente exponemos:

18.3. Un nuevo modelo de evolución biológica

“Este modelo se podría sintetizar de esta forma: el origen y evolución de la vida es un proceso de integración de sistemas complejos que se autoorganizan en otros sistemas de nivel mayor. Las unidades básicas serían las bacterias que cuentan con todos los procesos y mecanismos fundamentales de la vida celular, cuyos componentes parecen haberse conservado con muy pocos cambios a lo largo del proceso evolutivo. Los virus, mediante su mecanismo de integración cromosómica, serían los que, bien individualmente, bien mediante combinaciones entre ellos, introducirían las nuevas secuencias responsables del control embrionario de la aparición de nuevos tejidos y órganos, así como de la regulación de su funcionamiento.La capacidad de respuesta de bacterias y virus a estímulos ambientales justificaría los inevitablemente rápidos y amplios cambios que muestra el registro fósil, obligados por la compleja interrelación de unos tejidos con otros y con el total del organismo. Su carácter “infectivo” haría posibles estos cambios simultáneamente en un considerable número de individuos. Por otra parte, este carácter infectivo podría estar implicado en las extinciones masivas y selectivas, muchas coincidentes con períodos de disturbios ambientales, las cuales serían parte del mecanismo del proceso evolutivo.

En este contexto, la Selección Natural, cuyo nulo poder creativo ya se ha argumentado, quedaría relegada a un papel no sólo secundario en el proceso evolutivo, sino ocasional y vacío de contenido como mecanismo de Evolución. La competencia no sería la fuerza impulsora de la evolución, ya que las nuevas especies surgirían y madurarían en conjunto. Y el azar, ya sea biológico o estadístico, quedaría aún más en entredicho por el determinismo, el contenido teleológico que implica la existencia de unos “componentes de la vida”, cualquiera que sea su origen; es decir, tanto si han surgido en la Tierra como consecuencia de una “propiedad emergente” de la materia, como si éste o cualquier otro fenómeno implica que existan y se propaguen por el Universo.

Pero este nuevo modelo no sólo conduce a una nueva visión de la naturaleza de los procesos biológicos. La relegación, al lugar que le corresponde, de los viejos conceptos, de hondas raíces culturales, implica la aparición de nuevos conceptos, nuevos valores que modelan la forma de ver la realidad; en definitiva: un nuevo Paradigma.

Este modelo se ha fortalecido con los descubrimientos recientes en la genética y la biología molecular:

“La historia científica tiene profundos efectos en las teorías de la evolución. En los inicios del siglo XXI, la biología molecular celular ha revelado una densa estructura de redes de procesos de información que el genoma usa como una memoria de lectura-escritura (RWM) en vez de ser sólo un mapa del organismo. La secuenciación del genoma ha documentado la importancia de los elementos móviles en las actividades del ADN y en los grandes eventos de reestructuración del genoma en los eventos claves de unión en la evolución… Las funciones naturales de ingeniería que median la restructuración del genoma son activados por múltiples estímulos (información); en particular, por eventos similares a los encontrados en los registros del ADN: información microbial e hibridación  interespecífica… Estos descubrimientos genéticos, más la consideración de cómo los re-arreglos del ADN móvil incrementan la eficiencia de la generación de novedades genómicas, lo que hace posible formular una visión de los procesos interactivos evolutivos. Esta visión integra el conocimiento contemporáneo de las bases moleculares de los cambios genéticos, los eventos mayores en la evolución y la información que activa la reestructuración del ADN, con el entendimiento citogenético clásico acerca del papel de la hibridación en la diversificación de las especies.”

18.4. Extinciones

A través de la historia de la vida, los cambios ambientales y los cambios evolutivos resultantes en ocasiones específicas han sido tan extremos que han causado extinciones masivas de sistemas biológicos (organismos y ecosistemas). Estos eventos catastróficos están regidos por leyes, una de las cuales es la “entropía de las especies”. La idea sugiere una tendencia hacia el desorden o la disminución de la viabilidad de las especies a lo largo del tiempo, lo que podría interpretarse en términos evolutivos como una disminución en la capacidad de adaptación de ciertas especies o linajes debido a una variedad de presiones ambientales y biológicas.

Después de las grandes extinciones la biosfera tuvo el tiempo necesario para recuperarse y adquirir mayor complejidad al introducirse nuevas formas de vida, que aparecen cuando ciertos sistemas complejos vivos se integran mediante la información que transporta la enorme cantidad de energía que se libera. El otro factor de suma importancia es la interacción de los sistemas complejos vivos con los campos de información que también a través del tiempo y paralelamente con las estructuras materiales aumentaron su complejidad. Así, se llegó a adquirir la gran complejidad que tuvo la biosfera en la época previa a la aparición del llamado Homo sapiens.

18.5. El Homo sapiens como factor entrópico.

A partir de la aparición del Homo sapiens se incrementó la entropía, de manera que los ecosistemas pasaron a la etapa de incertidumbre en la cual, dada la función entrópica del ser humano, disminuyó la complejidad del ecosistema planetario y solamente sobreviven ecosistemas en decadencia en forma de “islas” sin oportunidad de evolucionar. Más semejan zoológicos abandonados que ecosistemas dinámicos.

Es muy importante remarcar este aspecto “entrópico” del Homo sapiens, porque como especie producto de la evolución del ecosistema planetario se ha separado de su matriz, no por propia voluntad, sino porque surgió como la especie con el sistema nervioso más complejo, de manera que ya pudo aumentar el conocimiento en una proporción geométrica, sin necesidad de integrarse al ecosistema, sin embargo, en vez de aprovechar racionalmente los recursos naturales, los empezó a destruir de manera cada vez más acelerada.

Entonces, por una parte, el Homo sapiens ha sido el factor determinante de la disminución de la complejidad del planeta y por la otra parte es la especie que más ha contribuido a aumentar el conocimiento. En la superficie, esto es una contradicción al principio de la complejidad y la información, pero es así. Una observación detallada indica que con el Homo sapiens finalizó la etapa de crecimiento del ecosistema y que con el surgimiento de la primera sociedad terminó la fase de crecimiento del Homo sapiens. Ahora nos encontramos en la fase de incertidumbre, como se explicó anteriormente en el funcionamiento de los sistemas.

La célula

17.1 Introducción

Al abordar la inmensidad de la vida desde sus unidades fundamentales, se despliega el velo sobre el sistema primordial que sustenta toda forma conocida de vida: la célula. Desde la sencillez aparente del agua hasta la intrincada complejidad del ADN, exploramos los componentes y procesos que hacen de la célula no solo la unidad básica de la vida, sino también el epicentro de una evolución que se ha desarrollado a lo largo de eones. En este escenario, los "pegamentos" biológicos que unen las estructuras celulares y las células sintéticas emergen como protagonistas en el continuo avance de la ciencia hacia la comprensión y, eventualmente, la creación de la vida. Cada célula funciona como un sistema complejo, interconectado y eficiente, que revela las leyes universales de la naturaleza y nuestra propia esencia como seres vivos.

La respuesta generalmente aceptada a la pregunta “¿Cuál es el sistema primigenio de la vida?” es “la célula”. En ella se encuentran, entre muchos otros como subsistemas fundamentales, el ADN, el ARN, el agua, ciertas proteínas y un elemento pocas veces considerado, los virus, que transportan información intercelular y del ambiente a la célula.

17.1.1 La célula eucariota

La teoría de la endosimbiosis, propuesta por Lynn Margulis en la década de 1960, explica el origen de las células eucariotas a partir de relaciones simbióticas entre diferentes organismos procariontes. Según esta teoría, las mitocondrias y los cloroplastos, organelos presentes en las células eucariotas, se originaron cuando bacterias libres fueron fagocitadas por otras células pero no fueron digeridas. En lugar de ser digeridas, estas bacterias establecieron una relación mutuamente beneficiosa con la célula huésped.

Esta teoría revolucionó nuestra comprensión de la evolución celular y destacó la importancia de la simbiosis en la evolución de la vida compleja.

17.2. La célula y la información

"La vida es un sistema irreductiblemente complejo: o están todos sus componentes o no hay vida, es decir, que apareciera donde apareciera, tuvo que ser de repente.

La información no “fluye” del ADN (como se creía). Es el resultado de la interacción de los tres tipos de moléculas (ADN, ARN y proteínas). Si no actúan las tres, no hay información. El ARN y las proteínas no son “intermediarios” ni “controladores”, sino parte del proceso. Una misma secuencia de ADN significa cosas muy distintas en diferentes organismos o en distintas circunstancias".¹

17.3. Las estructuras de la célula

Cada uno de los componentes de la célula desempeña roles específicos y esenciales para su correcto funcionamiento y son esenciales para la vida.

1.- Núcleo: El “cerebro” de la célula; regula el crecimiento y metabolismo celulares, alberga el ADN y controla las actividades celulares a través de la expresión génica.

2.- Membrana plasmática: La “piel” de la célula; una barrera selectiva que regula la entrada y salida de sustancias.

3.- Citoplasma: El “relleno” de la célula; donde ocurren muchas reacciones químicas. Contiene el citoesqueleto y los orgánulos.

4.- Mitocondrias: Las “centrales energéticas”; convierten nutrientes en ATP (adenosín trifosfato), la principal fuente de energía celular.

5.- Retículo endoplasmático rugoso (RER): “La fábrica de proteínas”; ribosomas adheridos sintetizan y controlan la calidad de proteínas destinadas a membranas o secreción.

6.- Retículo endoplasmático liso (REL): “La fábrica de lípidos”; sintetiza lípidos y participa en la desintoxicación.

7.- Aparato de Golgi: “El centro de empaquetado”; modifica, almacena y dirige el destino de las proteínas y lípidos.

8.-. Lisosomas: “Los recicladores”; contienen enzimas para digerir macromoléculas y desechos celulares.

9.- Ribosomas: “Las máquinas de hacer proteínas”; sintetizan proteínas siguiendo las plantillas del ARN mensajero según las instrucciones codificadas en el ADN.

10.- Vesículas y vacuolas: “Almacenamiento y transporte”; pequeñas bolsas que transportan y almacenan sustancias.

11.- Centríolos (en células animales): “Organizadores del citoesqueleto”; juegan un papel clave en la división celular.

12.- Pared celular (en células vegetales, hongos y algunas bacterias): “La armadura protectora”; proporciona soporte y protección.

13.- Cloroplastos (en células vegetales y algas): "Las fábricas de hacer comida"; realizan la fotosíntesis, convirtiendo la luz solar en energía química.

14.- Citoesqueleto: “El esqueleto y músculos”; una red de proteínas que proporciona soporte, forma, y facilita el movimiento celular.

17.4. Los elementos químicos de las células

17.4.1.- El ADN: 

El ácido desoxirribonucleico no está disperso en nuestras células, está empaquetado en estructuras llamadas cromosomas. El ADN está compuesto principalmente por cuatro sustancias químicas: adenina, timina, guanina y citosina, que se unen de un modo muy concreto: A con T, C con G. El ADN se entiende como dos cadenas que se unen formando una doble hélice o una escalera de caracol; muchos miles, millones de adeninas, timinas, guaninas y citosinas se unen formando una secuencia que sigue un orden determinado como, por ejemplo, AAATTCGAGCAATTGCCTATCC. La secuencia completa de estas sustancias químicas compone nuestro código genético, nuestro genoma y determinadas secuencias de estas “letras” dan lugar a “frases” conocidas como “genes”.

Sin entrar en consideraciones de cómo se llevan a cabo los procesos de replicación y trascripción hacemos notar una propiedad importante de la estructura del ADN conocida como “superenrollamiento” (enrollado de lo ya enrollado). La trascripción del ADN y el superenrollamiento requieren una separación de las ramas del ADN, proceso difícil en una molécula con sus ramas helicoidales entremezcladas.

Estas propiedades de los organismos biológicos deben buscarse en los enlaces basados en los átomos pesados. El ADN “vive” (es decir, está activo) mientras está inmerso en un medio acuoso. De otra manera es un ADN inerte.

La adhesión de las dos hebras de ácido nucleico se debe al enlace de hidrógeno, en los que suponemos intervienen los muones, de fácil decaimiento. Los enlaces de hidrógeno son uniones más débiles que los típicos enlaces químicos, tales como interacciones hidrófobas, enlaces de Van der Waals, etc. Esto significa que las dos hebras de la hélice pueden separarse con relativa facilidad, quedando intactas en sus componentes. La fortaleza relativa de la unión entre las dos hebras del ADN reside en la suma de gran cantidad de enlaces de hidrógeno a lo largo de las dos hebras paralelas. Se forman dos enlaces de hidrógeno por cada unión A-T y tres por cada unión C-G.²

"Desde el punto de vista morfológico, las técnicas de microfilmación han permitido la observación del ADN nuclear de células vivas en tiempo real: Gasser y sus colegas han mostrado la molécula girando como un danzarín demoníaco. Para Gasser la imagen icónica del ADN como una doble hélice estática es algo pasado. /.../ La molécula se creía formando íntimas relaciones con proteínas que le ayudaban a empaquetarse y a disparar y reprimir la actividad de los genes. Hasta recientemente, esas relaciones se creían fundamentalmente fijas o cambiantes sólo ligeramente con el tiempo. Pero la idea ha colapsado. /.../ Los vídeos resultantes han expuesto un inesperado barullo en la actividad de proteínas pululando alrededor del ADN. ‘Esto ha cambiado la forma en que imaginábamos el núcleo’, dice Tom Misteli, del Instituto Nacional del Cáncer en Bethesda".³

17.4.2.-El ARN: 

Ácido ribonucleico es una molécula esencial que desempeña varios roles críticos en la biología de los seres vivos, desde servir como plantilla para la síntesis de proteínas hasta regular la expresión genética y catalizar reacciones químicas.

Se tiene más conocimiento de cómo opera el ARN una vez que emergió. Experimentos iniciales en el laboratorio de Jack Szostak y Jerry Joyce, en la Escuela de Medicina Harvard y Scripps Research, han mostrado cómo la información que poseen las moléculas de ARN se ha se tornado más compleja al interactuar éstas con el medio.

Estos experimentos muestran que son posibles muchos tipos de catálisis de ARN; el ARN justamente proporciona el tipo de molécula que “sabe un poco de todo”, lo cual es necesario para que la biología siga adelante. Estos experimentos también sugieren que la información genera orden del desorden y amplifica la función bioquímica débil. Si estos investigadores y sus colegas están en el camino correcto la evolución no es solamente el sello distintivo de la biología, sino un prerrequisito para la vida.⁴

17.4.3.- El agua: 

El agua es el solvente universal en el cual ocurren todas las reacciones químicas celulares. Facilita el transporte de sustancias, participa en reacciones bioquímicas y ayuda a mantener la estructura y la temperatura celular.

El agua tiene una estructura extremadamente flexible y dinámica, esto podría explicar algunas de sus propiedades. Para la Dra. Mae-Wan Ho⁵ no existe nada más aparentemente simple que la molécula del agua, [pero] su estructura común es muy diversa y cambiable. Según ella, se conocen 13 estructuras de hielo cristalinas a diferentes temperaturas y presiones. Como líquido, el agua forma grupos o redes de moléculas unidas con enlaces que vibran o no en forma aleatoria. La base de toda esta complejidad yace en la habilidad que una molécula de agua tiene para unirse con sus vecinas a través de un tipo especial de enlace, el enlace del hidrógeno.

El agua normal puede ser producida en el laboratorio con la simple unión de dos átomos de H y uno de O. Sin embargo, inclusive esto requiere de energía electromagnética que les dé la información para poder interactuar y adquirir sus propiedades específicas como molécula de agua común ¿No cabría pensar que, en el caso del agua biológica que es la existente en la célula, es la energía electromagnética del muon que permite sus condiciones especiales?

Ninguna molécula tiene el potencial de pegamento de hidrógeno que posee el agua, pero algunas moléculas presentes en una solución acuosa rompen este pegamento.

17.4.4.- Las proteínas: 

Las proteínas son macromoléculas formadas por largas cadenas de aminoácidos, que se pliegan en estructuras tridimensionales específicas. Estas biomoléculas son esenciales para casi todas las funciones biológicas y tienen una gran diversidad de roles en los organismos vivos.

Las instrucciones genéticas (información) para la síntesis de proteínas están escritas en “palabras” de tres letras, llamadas codones. Cada codón especifica uno de los 20 aminoácidos o bien una señal traductora de paro. En otro tiempo se supuso que la disposición de estos codones y sus significados aminoacídicos se debían al azar, pero descubrimientos recientes la atribuyen a las reglas que gobiernan la codificación genética, la cual ha sido programada de manera excelente por la naturaleza para proteger la vida de errores catastróficos y acelerar su evolución.

las proteínas interactúan con el ADN en el núcleo, así como en la membrana celular y en las mitocondrias, entre otros orgánulos y estructuras celulares. Esta interacción multifacética subraya la importancia de las proteínas en una amplia gama de funciones celulares. Estas son algunas de las interacciones que ocurren en diferentes ubicaciones y contextos dentro de la célula:

En el núcleo:

-Regulación genética

-Reparación y mantenimiento del ADN

En la membrana celular:

-Transporte y comunicación

-Reconocimiento celular

En las mitocondrias:

-Producción de Energía

-Regulación de la muerte

Además de los anteriores componentes funcionales de la célula hay varias sustancias y elementos químicos esenciales que actúan como materia prima y son cruciales para la fisiología celular. Estos elementos y moléculas desempeñan papeles fundamentales en procesos como el transporte a través de membranas, la señalización celular, la actividad enzimática y el mantenimiento del equilibrio osmótico y del pH celular:

5.- Iones de sodio (Na+) y potasio (K+): fundamentales para la transmisión de señales bioeléctricas en células nerviosas y musculares.

6.- Iones de calcio (Ca2+): importantes en la contracción muscular, la neurotransmisión y la coagulación de la sangre.

7.- Iones de cloruro (Cl-): importantes para el mantenimiento del potencial químico-eléctrico de la célula.

8.- Iones de magnesio (Mg2+): participan en la síntesis de proteínas.

9.- Iones de fosfato (PO43-): componentes clave de las moléculas de ATP (adenosín trifosfato).

10.- Glucosa y otros azúcares: fuentes principales de energía para las células. La glucosa es central en la vía metabólica de la glucólisis, que produce ATP.

11.- Aminoácidos: esenciales para la construcción de proteínas.

12.- Ácidos grasos y lípidos: constituyen la parte principal de las membranas celulares y actúan como fuente de energía. Los lípidos incluyen fosfolípidos, colesterol y triglicéridos, importantes para el almacenamiento de energía y para la señalización celular.

13.- Elementos traza como hierro (Fe), cobre (Cu), zinc (Zn), selenio (Se) y yodo (I): Estos se presentan en pequeñas cantidades, pero son esenciales para el funcionamiento de varias enzimas y para la síntesis de hormonas.

La homeostasis celular, o el mantenimiento de un ambiente interno estable, depende en gran medida de la regulación cuidadosa de estas sustancias.

17.5. Los virus

ilustración de los virus interactuando con las células, mostrando su presencia tanto dentro como fuera de las células. La imagen destaca el papel de los virus como microcomputadoras complejas que transportan y transmiten información entre células, así como su naturaleza antigua y ubicua, con referencias a plantas y animales primitivos en hábitats oceánicos.

Aclaremos que la célula aislada no es la vida. Por compleja que sea la organización de la célula, por inagotablemente variadas que sean las especializaciones que ha alcanzado, ¿no se parecen entre sí como animales más que como moléculas? Actualmente podemos agregar lo siguiente: para considerarlas como el primer sistema viviente, necesita de los elementos de todo sistema complejo que “quedan fueran del sistema”, y que evolucionan paralelamente a estas formas. En el caso de este primer sistema viviente estos elementos son los virus. Ellos pueden estar en la célula o en su exterior y llevan a ésta la información de su medio ambiente. Son los portadores de información intercelular y extracelular. Enfrentados a la célula aislada, nuestra mente duda en buscar sus analogías entre lo inorgánico y lo orgánico. Pero es necesario pensar en ellas como representantes de otro estado de la materia desde niveles tan profundos como lo cuántico. Repetimos, un nuevo tipo de materia, mucho más complejo, para un nuevo estado del universo.

Insistimos, no se puede separar la célula de los virus, descifrar su origen separadamente, parece ser un trabajo inaccesible y como son tan antiguos como la vida, sus altas tasas de evolución han borrado cualquier registro útil de su linaje o edad, por lo que su edad sólo puede ser inferida. Toda vida ha sido tocada por la influencia viral y la mayoría de los genomas muestran la duradera evidencia de las huellas virales. Estas huellas se presentan en los genomas virales que han persistido y continúan dejando nuevas huellas en los genomas, como nuestro propio ADN puede atestiguar. Las formas primitivas de plantas y animales se iniciaron en los océanos. Desde la perspectiva de los virus los océanos representan un hábitat muy adecuado, ya que el medio acuático conduce a los virus a todos los huéspedes cercanos, evita la desecación y la necesidad explícita de usar vectores.

Los virus son información, microcomputadoras complejas que captan, transportan y transmiten información. Está difundida la idea de que los virus son agentes que “infectan” y el organismo trata de “matarlos”. Pero los virus, al no ser entidades con vida, no mueren, se desactivan. Quienes investigan en los laboratorios se han dado cuenta que en ciertas circunstancias los virus inactivos pueden hacer virus.

17.6. Lo nuevo de la célula

El conocimiento requiere un cerebro, eso dice la sabiduría convencional. Pero los investigadores han descubierto que las células ordinarias, no sólo las neuronas, pueden almacenar información y mostrar capacidades cognitivas básicas. Nuevas investigaciones demuestran que las células parecen utilizar cambios sutiles en sus campos bioeléctricos como una forma de memoria.

El biólogo Michael Levin está especialmente interesado en la bioelectricidad, que describe como la "chispa de la vida". Para él, el potencial bioeléctrico es un medio de comunicación celular y formación de redes, esencial para dirigir procesos complejos como la formación de estructuras anatómicas.

Las células pueden ser libres como seres unicelulares o parte de un colectivo. Hay que entenderlas con mucha más agencia que a moléculas, tanta como algunos animales simples. 

Wallace Marshall es un biólogo dela Universidad de California en San Francisco (UCFS) que investiga sobre algunos de los comportamientos de ciertas células: crecer hasta más de medio metro, caminar, ver, resolver laberintos, controlar comportamientos de animales, etc. 

17.7. La célula y la entropía

Las células, como vimos, están reguladas para morir (apoptosis). Como todo organismo vivo, se ajustan al funcionamiento de los sistemas complejos, pero es interesante saber que el genoma también experimenta la acción de la entropía.

Es probable que ya estemos en una fase de la evolución humana donde comience a notarse una degeneración del genoma humano y de la humanidad. Ya lo estamos experimentando y lo observamos en nuestro entorno. La entropía, actuando sobre nuestra genética, es un proceso que difícilmente podremos detener. Desde un enfoque biológico y basándonos en lo que hemos propuesto sobre el funcionamiento de los sistemas, esta es la razón por la cual las especies se extinguen y por la cual nosotros, individualmente como sistemas, nos dirigimos hacia la fase de envejecimiento y eventual muerte.

Notas:

1. Sandín, M. Op. cit.

2. Existen grandes diferencias entre pegamentos químicos, orgánicos y biológicos. Los enlaces biológicos son flexibles y menos estables que los enlaces químicos, por ejemplo, en el contexto de la estructura de las proteínas, el término “estabilidad” puede definirse como la tendencia a mantener una conformación original. Las proteínas originales sólo son marginalmente estables.

Para formar un enlace químico, la carga positiva de hidrógeno de una molécula de agua puede atraer el oxígeno de carga negativa de una molécula de agua vecina para formar un enlace (una liga) de hidrógeno (enlace H) entre ellas. Cada molécula de agua puede potencialmente formar cuatro ligas de H; dos en que aporta sus átomos de hidrógeno a los átomos de oxígeno de otras dos moléculas de agua, y dos en la cual su átomo de oxígeno ‘acepta’ un átomo de hidrógeno de cada una de las otras dos moléculas de agua. En otras palabras, cada molécula es capaz de actuar como ‘donador’ y ‘receptor’ de hidrógeno para las otras dos moléculas de agua, así que se tiene cuatro vecinos ligados o una coordinación-4.

3. Sandín, M. Op. cit.

4. Knoll, Andrew H., Life on a Young Planet. Princeton and Oxford, Princeton University Press, 2003

5. Mae-Wan Ho, “Is Water Special?” en Science in Society. Autumn 2004.

Evolución química

14.1. Definición

La evolución química es una etapa crucial en la evolución cosmológica que describe cómo el universo no solo se expande y se enfría, sino que también se vuelve químicamente más complejo. Esta complejidad química es fundamental para la diversidad de mundos y potencialmente para el desarrollo de la vida tal como la conocemos. La evolución química es testimonio de la capacidad del universo para generar orden, creando las condiciones necesarias para la emergencia de sistemas complejos, como señala el estudio de la entropía y la termodinámica en la evolución del universo.

14.2. Etapas de la evolución química

Alrededor de 8.500 millones de años después del Big Bang, las estrellas más masivas y de vida más corta comenzaron a colapsar, produciendo elementos más pesados que el hidrógeno y el helio en el proceso, que fueron expulsados al espacio como nubes de gas y, en algunos casos, dependiendo de varios factores, formaron discos protoplanetarios alrededor de estrellas de 'segunda generación'. En otras palabras, en la evolución cósmica hay una bifurcación que conduce tanto a la evolución química orgánica como inorgánica y la evolución cosmológica continúa produciendo la variedad de cuerpos estelares conocidos, tales como todo tipo de estrellas, agujeros negros, nebulosas, planetas, asteroides, cometas, y más. Las siguientes etapas en la evolución química desde los átomos de hidrógeno pueden considerarse.

14.2.1.- Las reacciones nucleares tienen lugar en las estrellas, lo que provoca que los núcleos de los átomos de hidrógeno se combinen con los del deuterio para formar núcleos de helio. Esta reacción libera enormes cantidades de energía. Dependiendo de la temperatura y masa de la estrella, también pueden formarse átomos de litio y otros metales ligeros. La estrella se contrae.

14.2.2.- La contracción continúa al final de la liberación de energía, y la temperatura de la estrella aumenta nuevamente. Más allá de cierto umbral, comienza una reacción entre el hidrógeno, el litio y otros metales ligeros presentes en el cuerpo de la estrella, produciendo los primeros elementos no metálicos como el carbono (C), oxígeno (O) y nitrógeno (N). Nuevamente, se libera energía y la contracción se detiene.

14.2.3.- Cuando el litio y otros materiales ligeros se consumen, la contracción se reanuda, y la estrella entra en la etapa final de su desarrollo en la cual el hidrógeno se transforma en helio a temperaturas notablemente altas gracias a la acción catalítica del carbono y el nitrógeno. Esta reacción termonuclear es característica de la secuencia principal de estrellas y continúa hasta que todo el hidrógeno se consume.

14.2.4.- La estrella se convierte en una gigante roja y alcanza su mayor tamaño cuando todo su hidrógeno central ha sido convertido en helio. Si continúa brillando, la temperatura del núcleo debe aumentar lo suficiente para producir la fusión de los núcleos de helio. Durante este proceso, la estrella probablemente se convierta en mucho más pequeña y densa.

14.2.5.- Cuando ha gastado todas las posibles fuentes de energía nuclear, se contrae nuevamente y dependiendo de su masa se convierte en una estrella más pequeña, una enana blanca, una estrella de neutrones o incluso un agujero negro. Esta etapa final puede estar marcada por explosiones conocidas como novas o supernovas, que ocurren cuando la estrella se desprende de su capa exterior y devuelve elementos al medio interestelar, más pesados que el hidrógeno, que ha sintetizado en su interior. Hasta la fecha, se han detectado muchos elementos pesados como el estroncio, la plata y el oro en algunas explosiones de supernova.

14.2.6.- Las generaciones de estrellas formadas a partir de este material comenzarán sus vidas con un surtido más rico de elementos pesados que la generación anterior. Las estrellas que desprenden sus capas exteriores de manera no explosiva se convierten en nebulosas planetarias, estrellas viejas rodeadas por esferas de gas que irradian en un rango múltiple de longitudes de onda.

14.2.7.- Los elementos más pesados de la tabla periódica, incluidos los radiactivos como el uranio, no formaron parte de la composición inicial del universo; se forjaron en las condiciones extremas de las explosiones estelares y las colisiones cósmicas. Es decir, en supernovas y fusiones de estrellas de neutrones.

14.3. La detección de los elementos pesados

Por primera vez, un elemento pesado recién formado, el estroncio, se ha detectado en el espacio. Ha sido tras la fusión de dos estrellas de neutrones y fue observado por el espectrógrafo X-shooter de ESO, instalado en el VLT (Very Large Telescope). La detección confirma que los elementos más pesados del universo pueden formarse en fusiones de estrellas de neutrones, proporcionando una de las piezas que faltaban al rompecabezas de la formación de elementos químicos. Estos resultados fueron publicados en la revista Nature.

14.4. Evolución de la química orgánica

Cuando el carbono surge en una bifurcación de la evolución química, también emergen las leyes de la química orgánica. Según el investigador John Oró,¹ la formación de carbono ocurre dentro de las estrellas a cien millones de grados Celsius en una reacción de probabilidad excepcionalmente baja donde tres núcleos de He colisionan y se condensan dando lugar a un núcleo de 12C. Algunas estrellas son ricas fuentes de compuestos de carbono y moléculas orgánicas. Los núcleos de N se generan catalíticamente en las estrellas, pero mediante un proceso diferente, el ciclo C, O, N. La formación de otro elemento biogénico, P (fósforo), requiere muchas reacciones nucleares complejas, lo que explica su baja abundancia en el cosmos. Las estrellas en las que se produce carbono también son generadoras de compuestos orgánicos y moléculas. Los elementos biogénicos que se forman en la parte central de estas estrellas emigran a las regiones exteriores más frías. Allí, las reacciones químicas más comunes dan lugar a las combinaciones más elementales de dos y tres átomos, produciendo compuestos que pueden ser observados en las atmósferas estelares. Entre las especies moleculares más comúnmente detectadas presentes en las atmósferas de las estrellas de secuencia principal están: C2, CN, CO, CH, NH, OH, y una de gran importancia, H2O. Recientemente se han descubierto más moléculas en nubes de polvo interestelar, incluyendo las moléculas de propenal de ocho átomos (C3H4O), y la molécula de propanal de 10 átomos (C3H6O), probablemente marcas de la evolución química en el espacio. Más de cien especies químicas han sido identificadas en el medio interestelar por los espectros moleculares distintivos de su fase gaseosa. Todas estas moléculas, iones y radicales son relativamente simples, y la mayoría de ellas están compuestas por unos pocos átomos. Aproximadamente el 75% de las especies conocidas ahora son orgánicas, es decir, contienen átomos de carbono o carbono unido al hidrógeno. Los elementos biogénicos son los elementos reactivos más abundantes en el universo; además, la mayoría de las moléculas interestelares conocidas contienen carbono.

14.5. La vida, implícita en el universo

Por lo tanto, Oró afirma, podemos razonablemente decir que, en esencia, el universo es orgánico, completamente preparado para que la vida emerja donde y cuando las condiciones lo permitan. Los procesos de evolución de la materia son parcialmente conocidos por la ciencia (física cuántica, cosmología, termodinámica, química inorgánica, etc.), y también lo son las leyes que los gobiernan. Encontrar todas las leyes fundamentales, así como las leyes emergentes más complejas, debería ser el principal objetivo de la ciencia. El biólogo Jordi Bascompte² considera que la vida es casi inevitable cuando ocurren las condiciones límite correctas y, por lo tanto, es muy probable que, dado el considerable número de planetas con las condiciones adecuadas, se pueda esperar que haya vida en otros planetas. Por ahora, el conocimiento que tenemos indica que la evolución química fue un pilar fundamental en la evolución de la materia hacia la vida. La gran mayoría de los elementos químicos existentes en la Tierra están presentes en el cuerpo humano. Nos damos cuenta de que la naturaleza tiende a buscar estados de equilibrio. Si la presencia de cierto elemento es alta, es lógico pensar que su estructura es equilibrada y, por lo tanto, más probable.

Dos recientes descubrimientos nos confirman lo aseverado por Jordi Bascompte:

Los astrónomos han detectado las moléculas orgánicas conocidas más lejanas del universo utilizando el telescopio espacial James Webb. Es la primera vez que el Webb detecta moléculas complejas en el universo lejano. Las moléculas complejas se encontraron en una galaxia conocida como SPT0418-47, situada a más de 12,000 millones de años luz. El descubrimiento ilustra las interacciones químicas que se produjeron en las primeras galaxias del universo y su relación con la formación de estrellas.

En la Tierra, estas moléculas, denominadas hidrocarburos aromáticos policíclicos, se encuentran en el humo, el hollín, la niebla tóxica, los gases de escape de los motores y los incendios forestales.

La base de las moléculas orgánicas es el carbono, considerado uno de los componentes básicos de la vida porque es un elemento clave de los aminoácidos, que forman las proteínas. La luz de la polvorienta galaxia comenzó a viajar por el cosmos cuando el universo tenía menos de 1,500 millones de años, apenas un poco más del 10% de su edad actual, 13,800 millones de años.

Según un nuevo estudio, los astrónomos han detectado los ejemplos más antiguos conocidos de moléculas orgánicas complejas en el universo. Los científicos han hallado en el centro de la galaxia los inicios de una química portadora de vida. Se ha detectado isopropilcianuro en una nube de formación estelar a 27,000 años luz de la Tierra. Su estructura de carbono ramificado se asemeja más a las complejas moléculas orgánicas de la vida que cualquier otro hallazgo anterior en el espacio interestelar. El descubrimiento sugiere que los componentes básicos de la vida pueden estar muy extendidos por nuestra galaxia.

Se han descubierto varias moléculas orgánicas en el espacio interestelar, pero el cianuro de i-propilo es la primera con una columna vertebral de carbono ramificado. La estructura ramificada es importante, ya que demuestra que el espacio interestelar podría ser el origen de moléculas ramificadas más complejas, como los aminoácidos, necesarios para la vida en la Tierra.³

Según el estudio, estas sustancias químicas, muy parecidas a las que se encuentran en el humo y el hollín de la Tierra, residen en una galaxia primitiva que se formó cuando el universo tenía aproximadamente el 10% de su edad actual.

Las moléculas, basadas en el carbono, técnicamente conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos, se encuentran en los depósitos de petróleo y carbón de la Tierra, así como en el smog.

"Las moléculas que encontramos no son simples cosas como agua o dióxido de carbono", dijo a space.com el autor principal del estudio, Justin Spilker, astrónomo de la Universidad A&M de Texas en College Station. "Se trata de moléculas grandes y flexibles con docenas o cientos de átomos".⁴

14.6. Comunicación química

“De la misma manera que las invenciones útiles son adoptadas rápidamente por los grupos humanos, la comunicación química tuvo que haber sido adoptada rápidamente por los organismos unicelulares mediante transmisión genética horizontal y el mecanismo evolutivo… La comunicación química fue uno de los factores que permitieron el salto de los organismos unicelulares a la multicelularidad, pero también continuó siendo utilizada entre los organismos multicelulares con el fin de comunicarse entre sí y con su medio ambiente”.⁵

Notas:

1. Oró, John. Historical Understanding of Life’s Beginnings. En Life’s Origin, ed. William Schopf. University of California Press, Berkley-Londres, 2002.

2.  Jordi Bascompte Sacrest ​ es un biólogo, ecólogo, investigador y catedrático universitario español.

3. “El Webb realiza la primera detección de molécula crucial de carbono”, https://www.nasa.gov/universe/webb-makes-first-detection-of-crucial-carbon-molecule/ 

4. "James Webb Space Telescope Spies Earliest Complex Organic Molecules in the Universe”. Acceso en https://www.space.com/james-webb-space-telescope-earliest-complex-organic-molecules

5. Herrera Paz, Edwin Francisco. Superorganismo universal. Una teoría de la evolución hacia la complejidad

Los hilos de la evolución

Complejidad, información, entropía y ritmo

Guillermo Agudelo Murguía

ÍNDICE

Prólogo

Capítulo I El contexto

Capítulo II La complejidad

Capítulo III Información y conocimiento

Capítulo IV Entropía

Capítulo V Las estructuras disipativas

Capítulo VI Sistemas

Capítulo VII Funcionamiento de los sistemas

Capítulo VIII Fractales

Capítulo IX El tiempo

Capítulo X Los principios primordiales

Capítulo XI El Universo y su evolución

Capítulo XII La evolución cosmológica

Capítulo XIII La termodinámica en la evolución cosmológica

Capítulo XIV Evolución química

Capítulo XV Sobre la vida; la muerte como motor de la evolución

Capítulo XVI Abiogénesis

Capítulo XVII La célula

Capítulo XVIII Evolución biológica

Capítulo XIX El ritmo de la evolución

Capítulo XX La evolución humana

Capítulo XXI La evolución de la sociedad

Capítulo XXII La evolución en el futuro

Apéndice A: Unas palabras sobre la física cuántica

Apéndice B: La hipótesis muónica de la vida

Abiogénesis: Entre la química y las radiaciones cósmicas

16.1. El origen de la vida

No fue el azar, sino las leyes de la naturaleza las que manejaron el origen de la vida. La casualidad no tiene oportunidad alguna.

- Manfred Eigen

16.1.1. ¿Cuándo se originó?

El inicio exacto de la vida es todavía un tema de investigación y debate entre científicos, ya que depende de la interpretación de evidencias indirectas y del descubrimiento de nuevos fósiles y análisis geoquímicos. Los últimos descubrimientos sugieren que la vida en la Tierra pudo haber surgido hace al menos 3,77 mil millones de años, aunque algunos estudios empujan esta fecha hasta hace unos 4,28 mil millones de años. Esto se basa en el análisis de microfósiles encontrados en rocas de cinturones de piedra verde, como los de Nuvvuagittuq en Quebec, Canadá, donde se han identificado estructuras que podrían haber sido formadas por bacterias. Otros hallazgos en Groenlandia también indican actividad biológica en rocas de una antigüedad similar.

Estos descubrimientos respaldan la idea de que la vida podría haber aparecido poco después de la formación de los océanos y de que la Tierra se estabilizara tras el bombardeo masivo de meteoritos, lo que indica un origen extremadamente temprano de la vida en el contexto de la evolución terrestre.

La evolución temprana de la vida fue un proceso complejo, marcado por el desarrollo de la capacidad de realizar la fotosíntesis, lo que eventualmente llevó a un aumento en los niveles de oxígeno en la atmósfera y permitió el desarrollo de formas de vida más complejas.

16.2. Introducción a la abiogénesis

16.2.1. Definición 

La abiogénesis es el proceso natural mediante el cual la vida se originó a partir de compuestos químicos simples no vivos, sin la intervención de organismos preexistentes. Este concepto se opone a la idea de biogénesis, que sostiene que la vida solo puede surgir de vida preexistente.

16.2.2. Relevancia del concepto de abiogénesis en el estudio del origen de la vida.

La abiogénesis es fundamental para explorar cómo el universo ha evolucionado hacia la complejidad que observamos hoy. Este fenómeno está íntimamente relacionado con conceptos clave como la complejidad, la entropía y la información. En la abiogénesis, sistemas químicos simples comenzaron a autoorganizarse y a manifestar propiedades emergentes (similares a las vistas en sistemas complejos), como la autorreplicación y el metabolismo.

La comprensión de la abiogénesis también conecta con la idea de que la información, un tema central en este trabajo, es una energía fundamental que permite la organización de la materia hacia estados cada vez más complejos, como ocurre en los sistemas vivos.

Esto no solo es crucial para entender la vida en la Tierra, sino también para expandir el concepto de evolución a un marco universal, explorando cómo las leyes de la naturaleza podrían permitir la vida en otros rincones del cosmos.

16.2.3. Postulados de la abiogénesis

1.- Las condiciones en la Tierra primitiva, como la presencia de agua, compuestos orgánicos simples, y fuentes de energía como rayos, radiación ultravioleta o calor geotérmico, permitieron la formación de moléculas orgánicas complejas.

2.-Antes de la vida, se cree que hubo una fase de evolución química donde moléculas simples como aminoácidos y nucleótidos se formaron y se unieron para crear polímeros más grandes, como proteínas y ácidos nucleicos, esenciales para la vida.

3.- Un paso crucial en la abiogénesis fue el desarrollo de moléculas que pudieran replicarse a sí mismas, como el ARN, que se considera un candidato probable para ser una de las primeras moléculas de la vida debido a su capacidad para almacenar información genética y catalizar reacciones químicas.

4.- Una vez que surgieron las primeras moléculas con potencial autoreplicantes, la evolución prebiótica podría haber llevado a la formación de protocélulas, estructuras vesiculares que podían aislar y concentrar componentes químicos, facilitando reacciones más complejas y eficientes.

16.3. Resumen histórico

En términos de abiogénesis moderna, fue Alexander Oparin en la década de 1920 quien propuso una teoría más cercana a la ciencia moderna. Oparin sugirió que la vida pudo haber surgido en los océanos primordiales a través de procesos químicos graduales. Independientemente, En su obra de 1924, "El origen de la vida", Oparin propuso que la atmósfera primitiva de la Tierra contenía gases como metano, amoníaco, hidrógeno y vapor de agua (atmósfera reductora. En esa atmósfera, los rayos UV del Sol y la energía de los relámpagos pudieron haber causado reacciones químicas que, a lo largo del tiempo, formaron moléculas orgánicas complejas. Estas moléculas se habrían acumulado en los océanos, formando lo que se llamó la "sopa primordial", de la cual eventualmente surgió la vida. J.B.S. Haldane también llegó a conclusiones similares, postulando que las primeras moléculas vivas surgieron de una "sopa primitiva". 

En los años de 1940,Teilhard de Chardin trató la abiogénesis sosteniendo que la materia viva procedía de la materia inorgánica, de megamoléculas químicas a microorganismos (protocélulas).¹ Sin embargo, fue intensamente criticado y descalificado por Gaylor Simpson,² uno de los fundadores de la teoría sintética o neodarwinismo.

Ignorando la teoría de Oparin, pues era partidario de la biogénesis, teoría que no da una explicación del origen de la vida, sólo afirma que la vida procede de vida preexistente.

En 1953, Stanley Miller, bajo la supervisión de Harold Clayton Urey, llevó a cabo un experimento que simulaba las condiciones de la Tierra primitiva según la teoría de Oparin y Haldane. Utilizaron una mezcla de gases que se creía que constituían la atmósfera primitiva de la Tierra (metano, amoníaco, hidrógeno y vapor de agua), los cuales fueron sometidos a descargas eléctricas para simular la energía proporcionada por los rayos.

En tan solo una semana, el experimento produjo aminoácidos, los bloques fundamentales de las proteínas y, por lo tanto, de la vida. Este fue un descubrimiento crucial porque demostró que era posible formar moléculas orgánicas esenciales bajo condiciones prebióticas.

Las limitaciones de la perspectiva clásica de Oparin y Haldane, centrada en la "sopa primordial" y el origen de la vida a través de reacciones químicas prebióticas, han sido evidentes a la luz de la física moderna y nuevas teorías sobre el origen de la vida. 

16.4. La corriente clásica

La idea de que la atmósfera primitiva de la Tierra era reductora  fue ampliamente aceptada en el siglo XX, especialmente después del experimento de Miller-Urey, que mostró que estas condiciones podrían generar aminoácidos y otros compuestos orgánicos, esenciales para la vida.

Sin embargo, investigaciones más recientes sugieren que esta visión podría ser demasiado simplificada. Hoy se cree que la atmósfera primitiva podría haber sido menos reductora y más neutra o incluso ligeramente oxidante, con una composición dominada por dióxido de carbono (CO₂), nitrógeno (N₂) y vapor de agua, similar a la atmósfera actual de Venus y Marte. Esta teoría sugiere que los gases como el metano y el amoníaco podrían haber estado presentes en cantidades menores, y que los entornos ricos en energía, como volcanes, o impactos de meteoritos, habrían sido claves para la síntesis de compuestos orgánicos.

Se siguen realizando experimentos similares a los de Miller-Urey, pero adaptados a las condiciones más revisadas de la atmósfera primitiva

Algunos estudios también exploran entornos específicos como fuentes hidrotermales en el fondo marino, que podrían haber proporcionado condiciones locales muy favorables para la formación de compuestos orgánicos, incluso en una atmósfera menos reductora. Los resultados han mostrado que, bajo estas condiciones, aún es posible sintetizar una amplia variedad de moléculas orgánicas, incluidos aminoácidos, nucleótidos y otras moléculas esenciales para la vida.

Según la revista Nature Reviews Microbiology, la vida pudo comenzar en respiraderos hidrotermales submarinos que arrojaban elementos clave para la vida, como carbono e hidrógeno.

Las fuentes hidrotermales se encuentran en las profundidades más oscuras de los fondos oceánicos, normalmente en placas continentales divergentes. Estos respiraderos liberan fluidos sobrecalentados por el núcleo de la Tierra a medida que ascienden por la corteza, antes de ser expulsados a las chimeneas. Durante su viaje por la corteza recoge gases y minerales disueltos, como carbono e hidrógeno.

Sus rincones rocosos podrían haber concentrado entonces estas moléculas y proporcionado catalizadores minerales para reacciones críticas. Incluso ahora, estos respiraderos, ricos en energía química y térmica, sustentan vibrantes ecosistemas.

La abiogénesis a través de los respiraderos hidrotermales se sigue investigando como causa plausible de la vida en la Tierra. En 2019, científicos del University College de Londres crearon proto-células (estructuras no vivas que ayudan a los científicos a comprender los orígenes de la vida) en condiciones ambientales alcalinas y calientes similares a las de las fuentes hidrotermales.

Estos nuevos experimentos están ampliando nuestra comprensión del origen de la vida y sugieren que este proceso podría haber sido viable incluso en condiciones menos favorables de lo que inicialmente se pensaba.

Aunque el debate continúa, las nuevas ideas incorporan una visión más dinámica de la atmósfera primitiva, en la que diferentes regiones y procesos geológicos pudieron haber creado microambientes donde las condiciones reductoras permitieran la formación de moléculas orgánicas necesarias para el origen de la vida.

16.5. Nuevas perspectiva computacionales: de la biología a la física de sistemas

16.5.1. Stephen Wolfram:

Wolfram, en su obra A New Kind of Science, aborda el origen de la vida desde una perspectiva computacional. Propone que la vida puede surgir de procesos simples y repetitivos que generan patrones complejos, utilizando el concepto de autómatas celulares y sistemas de reglas simples. Según Wolfram, el origen de la vida podría entenderse como el resultado emergente de estas reglas simples que, cuando se aplican repetidamente, generan estructuras y comportamientos complejos, como los que vemos en los sistemas biológicos.

En lugar de enfocarse en los procesos químicos tradicionales, su enfoque es más abstracto y matemático, sugiriendo que la complejidad de los seres vivos podría ser el resultado inevitable de las leyes fundamentales de la computación. Para Wolfram, la evolución de la vida sería parte de un proceso más amplio de computación natural, en el que los patrones simples dan lugar a estructuras y comportamientos complejos, incluidos los sistemas biológicos.

16.5.2. Addy Pross:

Pross, por otro lado, tiene un enfoque basado en la química y la termodinámica. En su libro What is Life? introduce el concepto de química de sistemas dinámicos y plantea la idea de que la vida surge como un proceso emergente en sistemas químicos alejados del equilibrio. Pross argumenta que los sistemas químicos pueden autocatalizarse y autoorganizarse, lo que los lleva a desarrollar propiedades similares a las de los organismos vivos.

Su enfoque está basado en la química adaptativa, que explica cómo la vida podría haber emergido en la Tierra primitiva a través de un proceso de selección química. Para Pross, la vida es un fenómeno inevitable en el contexto de la termodinámica de no equilibrio. Propone que el origen de la vida es un proceso continuo de autoorganización química, donde las reacciones que llevan a la vida no son solo posibles, sino preferidas en un contexto termodinámico, siempre que se mantenga un flujo de energía adecuado.

16.6 Una perspectiva cuántica de la abiogénesis

El agua es un componente fundamental en la vida tal como la conocemos, y su estructura molecular se puede generar en el laboratorio mediante la unión de dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). Sin embargo, esta simple reacción requiere energía electromagnética que oriente a los átomos para que interactúen y adquieran sus propiedades como molécula de agua común. . Ahora bien, ¿es posible que en el agua biológica, aquella que se encuentra en las células, exista un tipo especial de energía electromagnética, proveniente de los muones, que le otorgue características únicas, como facilitar la división celular?

Aunque esta idea es innovadora, existe evidencia de que tanto el agua biológica como los átomos muónicos podrían jugar un papel clave en la organización y el funcionamiento de las moléculas dentro de las células. Profundizando un poco en esta hipótesis.

16.6.1. ¿Qué son los átomos muónicos?

Los átomos muónicos son una variante de los átomos convencionales, donde uno de sus electrones es reemplazado por un muón, una partícula subatómica más pesada que el electrón. En este contexto, los átomos muónicos podrían estar presentes en el agua biológica y acentuar el flujo de información necesaria para la organización molecular de las células. Algunas consideraciones clave sobre esta idea incluyen:

1.-Estructura y Dinámica del Agua: La presencia de muones podrían formar la estructura del agua biológica, acrecentando las interacciones moleculares. Es decir, los átomos muónicos podrían influir en la manera en que las biomoléculas se ensamblan y reconocen entre sí.

2.-Energía y Estabilidad: Debido a su mayor masa, los muones podrían afectar la energía y la estabilidad de los enlaces moleculares dentro de las células.

3.-Facilitación de la división celular: Los átomos muónicos podrían haber sido un catalizador clave en la evolución de la división celular.

4.-Base de la Vida: La posibilidad de que los átomos muónicos catalizan la división celular sugiere que los fenómenos cuánticos y subatómicos podrían estar profundamente conectados con la biología desde sus inicios.

16.6.2. Objeciones a la hipótesis

Se puede objetar que los muones tienen una vida media notablemente corta, pero en el caso que nos ocupa, fueron capaces de estabilizarse por un periodo de tiempo prolongado, formando átomos complejos de agua y tal vez también de carbono. Por supuesto que detectarlos es muy difícil, ya que como cualquier partícula subatómica, el simple hecho de observarlas las disturba y en el caso de los muones causa su decaimiento.

Desde 2011 publicamos lo anterior como una suposición, pero hoy en día podemos decir que una posibilidad ya que: “Los átomos muónicos pueden formarse fácilmente deteniendo los muones negativos dentro de un material”.³

16.6.3. Desafíos y perspectivas futuras

Es importante considerar que los muones tienen una vida media muy corta, aproximadamente 2.2 microsegundos, lo que genera preguntas sobre su estabilidad en entornos biológicos. Sin embargo, en condiciones fuera del laboratorio, como la Tierra primitiva, los muones podrían haber interactuado constantemente con otras partículas o campos, extendiendo su estabilidad.

En apoyo a esta idea, en 2022 la Colaboración NNPDF encontró evidencia de que los quarks encanto, que pertenecen a la segunda generación de partículas, existen dentro del protón. Esto sugiere que las partículas de la segunda generación, como los muones, podrían exhibir comportamientos inusuales en contextos biológicos, como una mayor estabilidad. Esta posibilidad abre nuevas líneas de investigación.

16.6.4. Líneas de investigación

1.-Posibilidades experimentales futuras

Una forma de avanzar en la validación de esta hipótesis sería realizar experimentos inspirados en el clásico experimento de Miller-Urey, que simulaba las condiciones de la Tierra primitiva y logró generar compuestos orgánicos simples. En este caso, podríamos introducir una variante significativa: la irradiación del sistema con muones, dentro de un ambiente que emule las condiciones extremas de las chimeneas hidrotermales.

Las chimeneas hidrotermales en el fondo oceánico son ricas en energía térmica y química, lo que proporciona un entorno ideal para que moléculas simples se organicen y evolucionen hacia estructuras más complejas. Irradiar estas moléculas con muones en un laboratorio podría permitirnos explorar si estas partículas subatómicas tienen un efecto catalizador, acelerando o facilitando la formación de enlaces químicos entre compuestos prebióticos.

Al reproducir estas condiciones, podríamos observar si la interacción de los muones con el agua biológica y las moléculas prebióticas tiene un impacto significativo en la creación de aminoácidos, lípidos o incluso en la organización de estructuras que podrían servir como precursores de membranas celulares. Esto proporcionaría una oportunidad única para investigar si los muones jugaron un papel clave en la evolución temprana de la vida, más allá de lo que ha sido considerado hasta ahora en la química prebiótica convencional.

Este tipo de experimentos ofrecería datos empíricos sobre la estabilidad y las propiedades de los átomos muónicos en ambientes biológicos, así como sobre su influencia en las reacciones químicas fundamentales para el origen de la vida. Si se lograra detectar la presencia de átomos muónicos en estas condiciones y su impacto en la formación de moléculas orgánicas, sería un avance importante en la comprensión de cómo las partículas subatómicas pueden haber influido en los primeros pasos evolutivos de la vida en la Tierra.

16.6.5. Conclusión

La idea de que los átomos muónicos podrían haber jugado un papel crucial en la evolución temprana de la vida abre nuevas perspectivas en la intersección de la biología y la física cuántica. Aunque especulativa, esta hipótesis se basa en teorías actuales y observaciones que sugieren que las partículas subatómicas podrían tener roles más complejos en los sistemas biológicos de lo que se ha explorado hasta ahora.

Notas:

1. Teilhard de Chardin en El paso a la vida en El fenómeno humano.

2. Simpson G. Gaylord. The divine non Sequitur en Teilhard de Chardin. In Quest of the Perfection of Man. An International Symposium. Edited and Compiled by Geraldine O. Browning, Joseph L. Alioto, Seymour M. Farber.

3. Knecht A. Skawran y SM Vogiatzi. Study of Nuclear Properties with Muon Atoms. arXiv:2004.03314 nucl.ex. Abril, 2020.

La termodinámica en la evolución cosmológica

13.1. El enfriamiento del Universo 

El enfriamiento del Universo a medida que se expande. Es un proceso termodinámico. Este fenómeno se relaciona con los principios básicos de la termodinámica y la física estadística. Vamos a desglosarlo: 

13.1.1.-Expansión del Universo

Desde el Big Bang, el Universo ha estado en constante expansión. Esta expansión significa que la densidad de la materia y la radiación en el Universo ha disminuido con el tiempo.

A medida que el Universo se expande, la energía de la radiación (como la luz del fondo cósmico de microondas) se estira. Las longitudes de onda de esta radiación se alargan, lo que implica una disminución en su energía y, por tanto, en su temperatura. Esto es análogo a lo que sucede en la expansión adiabática de un gas, donde la expansión lleva a una reducción de la temperatura. 

13.1.2.-Ley de la Conservación de la Energía

En termodinámica, la primera ley (la ley de la conservación de la energía) sostiene que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. En el contexto del Universo en expansión, la energía total se conserva, pero se 'diluye' a medida que el espacio se expande. 

13.1.3.-Segunda Ley de la Termodinámica: 

Esta ley establece que, en un sistema aislado, la entropía (desorden) no disminuye. El Universo, considerado como un sistema aislado, tiende a un estado de mayor entropía. A medida que se expande y se enfría, la distribución de energía se vuelve más uniforme, lo que aumenta la entropía. 

La segunda ley también nos parece destructiva porque limita la duración de los sistemas. Sin embargo, es necesaria para recuperar toda la información que producen y conservan  los sistemas durante su tiempo de funcionamiento

En resumen, la expansión y el consiguiente enfriamiento del Universo son procesos que pueden entenderse y describirse utilizando los principios de la termodinámica. Estos procesos son fundamentales para nuestra comprensión de la cosmología y la física del Universo a gran escala. 

13.2.  La termodinámica en el inicio del Universo

El Big Bang es el comienzo del tiempo (duración) del Universo material. En las etapas iniciales de la expansión del universo (durante las épocas de Planck y de la gran unificación) prevalece el equilibrio termodinámico, pero a medida que se produce la expansión, la tasa de equilibrio disminuye con respecto a la tasa de expansión, estableciéndose condiciones de no-equilibrio. En este caso, la expansión cósmica produce una diferencia de temperatura entre dos componentes homogéneos del medio cósmico. Consideramos que el universo evolucionó a partir de un estado extremadamente caliente y de máxima densidad, como indica el modelo del Big Bang. Las leyes de la termodinámica desempeñan un papel fundamental en la evolución cosmológica: Generan el "entorno" necesario para que el universo compute obteniendo resultados cada vez más complejos. En concreto, la segunda ley está íntimamente relacionada con la información y no es, como se ha considerado, una ley puramente destructiva. Los humanos, como observadores, perdemos momentáneamente parte de la información de los sistemas, tanto mientras funcionan como cuando terminan su vida útil. Si lo analizamos desde la perspectiva de la teoría de la información cuántica, nos damos cuenta de que la información no se pierde, se almacena en el espacio en los campos correspondientes a su "densidad" y/o complejidad. La evolución de la materia está íntimamente relacionada con la complejidad en una relación directamente proporcional. Y al estar relacionada a la complejidad, lo está con la información. Un sistema contiene información en relación inversa a su temperatura. 

13.3. La temperatura a través de la evolución cosmológica

Las ligas (información) entre los principales componentes de los sistemas se hacen más fuertes cuando el sistema aumenta su complejidad. La temperatura también regula la aparición de los enlaces o fuerzas de unión (información) de los sistemas a distintas temperaturas. 

1.-La temperatura oscila entre 10³² y 10¹⁰ K. Esta es la temperatura durante los primeros diez segundos tras el Big Bang. A esta temperatura, el movimiento térmico de protones y neutrones es tan violento que ni siquiera la fuerza nuclear fuerte puede mantenerlos unidos. Los pares electrón/positrón aparecen y desaparecen espontáneamente y están en equilibrio térmico con la radiación. El umbral para producir pares electrón/positrón es de aproximadamente 6 x 10⁹ K.

2.-La temperatura oscila entre 10⁹ y 10⁷ K. Alrededor de 10⁹ K, los núcleos comienzan a fusionarse y se producen reacciones nucleares. Estas temperaturas se dan en estrellas y supernovas, donde los elementos más pesados se sintetizan a partir de H y He a temperaturas comprendidas entre 10⁶ y 10⁴ K. En este rango, los electrones se unen al núcleo para formar átomos, pero las fuerzas de unión entre los átomos no son lo suficientemente fuertes como para formar moléculas estables. La materia existe como electrones y núcleos libres, un estado de la materia llamado plasma. 

3.-La temperatura oscila entre 10⁴ y 10 K. Las reacciones químicas tienen lugar en este intervalo. Las energías químicas son del orden de 100 kJ/mol. La energía del enlace C - H es de unos 412 kJ/mol. A temperaturas  del orden de 10³ K, los enlaces químicos comienzan a romperse. Las fuerzas intermoleculares, como el enlace de hidrógeno, son del orden de 10 kJ/mol. 

13.4. las fuerzas vinculantes y la temperatura

Considerando que las fuerzas vinculantes son portadoras de información básica, podemos estipular: 

La cantidad de información en los enlaces entre los elementos de los sistemas es inversamente proporcional a la temperatura a la que se forman. 

Por lo tanto, el tipo de enlace determina la complejidad del sistema, ya que le proporciona información adicional para que surjan sus nuevas propiedades. Dado que al principio del universo la mayor parte de la información permanecía como simples bits, comenzó simultáneamente una evolución de la energía oscura que los contiene. De forma similar a la evolución de la materia, la energía oscura funciona como un gran ordenador al que entran los datos obtenidos de las salidas de los sistemas materiales. En esta etapa, los resultados del cálculo de la energía oscura son nuevas leyes de la física y la química, que rigen los sistemas materiales que surgen en cada paso de la evolución cósmica.

13.5. Conclusión

Por ahora, la evolución cosmológica sigue sujeta a las leyes de la termodinámica y a leyes derivadas del principio de complejidad-información, como la ley de potencia de Gutenberg-Richter que rige, entre otros fenómenos, los terremotos y las erupciones estelares. Por ejemplo: Aunque en el campo de la cosmología el Sol se considera una estrella más bien tranquila, ahora se sabe que en un pasado no muy lejano golpeó nuestro planeta con enormes erupciones. De vez en cuando, nuestra estrella local produce inmensas llamaradas de partículas y radiación que alcanzan la Tierra. Durante los últimos años, científicos de todo el mundo han estudiado estos fenómenos, así como la forma en que afectan a nuestro planeta, y se han centrado en un evento único, conocido como el Evento Carrington, la tormenta geomagnética solar de 1859. Durante el Evento Carrington, a finales de agosto, pudieron observarse auroras en latitudes insospechadas, hasta la misma Colombia. El pico de intensidad de la mayor erupción solar se produjo a principios de septiembre y provocó fallos en las redes de telégrafo en toda Europa y Norteamérica. El campo magnético de la Tierra se deformó completamente y permitió la entrada de partículas solares en nuestra atmósfera. Si este acontecimiento no fue más desastroso para nuestra civilización es porque aún estábamos en los preámbulos tecnológicos. Si ocurriera hoy, los satélites y las comunicaciones dejarían de funcionar, y los apagones se produciría a nivel planetario, sin interrupción durante semanas.